UPS不间断电源设计使用与维护
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摘要：近几年，广播事业在我国得到了飞速发展，为观众提供丰富多彩的电台节目，丰富了我们的文化生活，更为我国信息化建设注入了新的活力，因此，确保广播电台的安全运营和优质播出是至关重要的。电台播控中心是该系统的心脏，一般情况下电台播控中心至少采用一路专线外电、一路ups供电和自备发电机组的技术模式。在专线外电断电的情况下，首先UPS自动启用为播出机房和主控机房等一线拨出部门供电，UPS可支持至少40分钟；在这段时间内可启用备用发电机组。UPS电源还可以解决电源断电、电压下陷、电源浪涌、减幅振荡、电源干扰、电源突波、电源波动、交换瞬变及谐波失真等由市电电源质量差对前端设备造成的危害。本文就如何设计使用和维护UPS电源谈一下自己的经验与体会。
关键词：UPS电源工作模式
中图分类号： TN86 文献标识码： A 文章编号：
一、如何设计UPS电源系统
1、UPS不间断电源的工作原理
UPS（uninterrtupted power supply）电源包括两部分主机和蓄电池，按工作方式可分为后备式和在线式两种。后备式UPS电源在市电正常供电时，市电通过交流旁路通道直接负负载供电，此时主机上的逆变器不工作，只是在市电停电时，才由蓄电池供电，经逆变器驱动负载。因此它对市电品质基本没有改变。
而在线式UPS电源却有所不同，在市电正常时，它首先将交流电变成直流电，然后进行脉宽调制、滤波，再将直流电重新变成交流电源向负载供电；一旦市电中断，立即改为蓄电池逆变器对负载供电；因此，在线式UPS电源输出的是与市电网完全隔离的纯净的正弦波电源，大大改善了供电的品质，保护了负载安全、有效的工作。
由于在线式UPS电源存在以上优点，结合我电台播控中心的实际情况我们选用了山特公司的在线式3C10KS型UPS电源。
2、UPS额定输出容量的选择
首先计算前端的负载功率，为确保UPS的系统高效率和尽可能地延长UPS的使用寿命,一般负载功率应满足UPS额定功率的的60-70%。例如我们前端负担衡水电台新闻频道文艺频道和交通频道三个播控直播间及一个录音间的用电，需要不间断供电的设备有卡座、卫星接收机、电话耦合器、音频工作站、延时器、调音台、音频处理器、光发射机和微波发射机等，统计总功率约为2500VA，因此我们选择了2500÷75%=3333VA，所以就选择了4000W的在线式主机。
3、蓄电池的工作时间
蓄电池的基本参数：电压、容量。在实践过程中，我们总结出下面的公式，可以计算出蓄电池的工作时间：蓄电池组容量×电压/主机额定功率×0.75（功率因数）=满载时蓄电池工作时间，例如我们的UPS系统， 主机额定工作功率4000W，1个电池柜共20块铅酸蓄电池，每块电压12V，容量15AH，所以，电池组电压=12V×20=240V，电池组容量=15AH×1=15AH该系统满载时蓄电池工作时间为：15AH×240V/4000W×0.75=0.678小时，说明该系统在断电时蓄电池至少可以工作40分钟。以实际负载功率计算：15AH×240V/2500W=1.44小时。
根据当地实际情况，确定蓄电池所需要的工作时间，就可以决定所需的蓄电池容量和电压。
4、配线选择
合理选择配线是很重要的，线径太细，电流太大，容易发热而引起为火灾； 线径太粗，则造成浪费。我们选用的是UL10158AWG（10mm2）线材。
二、UPS 工作模式
1、接市电UPS开机
1）确定电源配接正确后，先将输入开关置“ON”，此时风扇会转，UPS经由旁路对负载供电，此时UPS工作于旁路模式。
2）继续按开机键1秒以上。UPS开机，即开启逆变器。
3）开机时UPS会先进行自检，此时面板上负载/电池指示灯全亮，从下到上逐一熄灭，几秒钟后逆变指示灯亮，UPS以处于市电模式下运行。若市电异常，UPS将工作在电池模式下。
2、未接市电UPS直流开机
1）无市电输入，持续按开机键1秒以上，UPS开机（长效机请先确认电池开关置于ON位置）。
2）开机过程中UPS动作与接市电相同，只是市电指示灯不亮，电池指示灯会亮。
3、有市电时UPS关机
1）持续按关机键盘1秒以上，进行关机。
2）关机时UPS进行自检，此时负载/电池指示灯会全亮，并逐一熄灭，逆变指示灯熄灭，此时UPS工作于旁路模式下。
3）以上执行完关机后，UPS仍有旁路输出，若要使UPS无输出，只要将输入开关断开即可。此时UPS会先进行自检，负载/电池指示灯会全亮并逐一熄灭，最后面板无显示，UPS无输出电压。
4、无市电时UPS直流关机
1）持续按关机键1秒以上，UPS关机
2）关机时，UPS会先进行自检，此时负载/电池指示灯全亮并逐一熄灭，最后面板无显示，UPS无输出电压。
一点建议：开户UPS前，请将所带负载关掉，待UPS转逆变工作后，再开启负载电源。关掉UPS前，也请关掉所有负载电源，再关UPS。
三、UPS系统维护
1、主机的维护及注意事项
UPS主机一般是智能型的，它对环境温度要求不高，便要求室内清洁卫生，否则灰尘遇潮湿会引起主机工作紊乱；主机中的参数在使用中不能随意改变；在断电时，应避免带负载启动UPS电源，应先关掉负载，等UPS启动后再开户负载，否则会有多负载的冲击电流和供电电流造成UPS电源瞬间过载，严重时会损坏变换器；不能让UPS电源经常处于满载或过载。
2、蓄电池的维护及注意事项
尽管使用的是免维护蓄电池，但从广义来说一定的维护还是必要的。首先它对环境温度要求较高，工作环境一般要求在20-25℃之间，低于15℃时，其放电容量下降，温度每降低1℃，其容量下降1%，而温度过高（大于30℃）其寿命就会缩短；其次，要防止电池短路或深度放电，深度放电会造成电池内阴增大或充电电压过低从而导致降低甚至失去充电能力，放电程度越深，循环寿命越短；第三，要避免大电流充放电，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，内阻增大，容量下降，寿命缩短；第四，由于组合电池电压很高，存在电击危险，因此装卸导电联接条、输出线时应有安全保障；第五，对于不经常停电的地区，建议用户每隔一个月对UPS电源在逆变状态下工作一段时间，防止电解液沉淀，以便让蓄电池维持良好的的充放电特性，延长使用寿命；第六，搬运电池时不要触动极柱和安全排气阀；第七，不能用二氧化碳灭火器，一旦发生火灾，可用四氧化碳之类的灭火器；第八，不能把不同容量、不同厂家、不同性能的电池联接在一起，否则会影响整组蓄电池的寿命。
同时，要定期对电池进行检查、测量，并做好记录。检查项目包括：整组电池的浮充电压，单体电池浮充电压，测单体电池电压时，应在电池放电状态下进行，否则测得的结果会是假电压，经验做法是在测量时，万用表两端并联一个1-3欧母的电阻丝；检查电池是否损坏，壳、盖间有无泄漏，表面是否有灰尘等杂物，电池架、连接线、端子是否有松动或锈蚀等。单体电池电压不能低于标称值的70%，判断是漏液还是酸雾的标志是观察极柱是否有晶体析出，有晶体析出证明是漏液现象，否则是酸雾，漏液主要集中在蓄电池正、负极接线端子处，酸雾溢出主要是排气阀附近。一旦发生电池电压异常、物理损伤、电解液泄露、温度异常等现象，应找出原因并及时更换有故障的蓄电池。